電力系統(tǒng)信息安全管理體系構建關鍵技術研究

【關鍵詞】電力系統(tǒng)；信息安全；管理體系；技術防護

引言

電力系統(tǒng)在國家發(fā)展建設中具有極為重要的地位，為各項基礎設施提供能源和動力保障，切實關系到社會安定、經(jīng)濟發(fā)展、民生福祉。隨著數(shù)字化、信息化技術的發(fā)展，智能電網(wǎng)成為推動電力事業(yè)快速發(fā)展的有效載體，輸配電事業(yè)得以高質(zhì)量、低能耗發(fā)展。但在智能電網(wǎng)發(fā)展過程中，也出現(xiàn)了一些安全風險，諸如管理系統(tǒng)被網(wǎng)絡攻擊、生產(chǎn)運行數(shù)據(jù)被竊取、管理服務器不明原因癱瘓等，給生產(chǎn)運營帶來較大挑戰(zhàn)[1]。因此，構建全面穩(wěn)定的安全管理體系至關重要。從技術端來看，信息化電力管理體系構建勢在必行，從經(jīng)濟發(fā)展角度來看，提高運行端安全防護系數(shù)，可保持持續(xù)穩(wěn)定高效運行，有效降低生產(chǎn)運營成本。

一、電力系統(tǒng)信息化安全體系構建概念

電力系統(tǒng)信息化體系構建，指通過系統(tǒng)化的技術手段和方法，組織建立能夠覆蓋多層面的信息防護體系。構建的系統(tǒng)包括安全策略、架構搭配、技術措施、維護保養(yǎng)等多個方面，以此實現(xiàn)信息資源的保密、完整[2]。電力系統(tǒng)這一領域信息安全體系的構建，首先要充分考慮行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、高效率運營這一特點。電力信息化安全體系應具備以下特點：一是全面系統(tǒng)性，能夠涵蓋所有部門的信息資產(chǎn)和業(yè)務流程；二是動態(tài)可控性，能夠?qū)λ蚕⑷f變的運營數(shù)據(jù)實施常態(tài)化管理，讓終端數(shù)據(jù)時刻處于可觀測范圍內(nèi)；三是可操作性，各項安全措施的實施以及設備系統(tǒng)的維護保養(yǎng)，能夠有序進行，在安全投入和風險管控之間能夠達到一個均衡的臨界值[3]。

二、電力系統(tǒng)信息安全管理體系建設原則

（一）整體性原則

整體性原則是電力系統(tǒng)信息安全管理體系建設必須堅持的。從系統(tǒng)全局著手，全面考量各個環(huán)節(jié)的安全需求，構建全面的安全框架和技術策略。于組織架構中，要構建專門的信息安全管理層面，分工明確，夯實責任。在技術實施中，要實現(xiàn)各安全子系統(tǒng)間的協(xié)調(diào)統(tǒng)一，重點規(guī)避安全短板。整體性原則在安全與業(yè)務的融合上也有所體現(xiàn)。信息安全措施應該與業(yè)務流程全面結合，不能影響電力系統(tǒng)的正常運作[4]。比如，在自動化框架調(diào)配中，安全防護措施的設計必須系統(tǒng)考慮框架的實時性，保證電力調(diào)度的時效性。

（二）等級保護原則

等級保護是電力系統(tǒng)信息安全構建的關鍵原則。按照《網(wǎng)絡安全法》和電力行業(yè)標準規(guī)范，必須對信息框架實行分級保護。一是要對電力系統(tǒng)的各種信息資產(chǎn)進行辨識和歸類，評價其關鍵程度和風險安全程度。二是按照資產(chǎn)等級實行相應的保護措施。對于能量管理系統(tǒng)、配電管理系統(tǒng)等核心業(yè)務系統(tǒng)，應當落實最高級別的如物理隔離、多重認證、實時監(jiān)控等安全防護措施。對于一般業(yè)務系統(tǒng)，必須采取相對簡化的安全措施，讓安全投入和防護效果平衡制約[5]。

（三）持續(xù)改進原則

信息安全建設不是一勞永逸的工作，必須堅持持續(xù)改進的原則。隨著技術的發(fā)展和安全形勢的變化，原有的防護措施可能不再有效。因此，需要建立定期評估機制，及時發(fā)現(xiàn)安全漏洞和薄弱環(huán)節(jié)。持續(xù)改進還包括安全事件的應急響應和事后分析。當發(fā)生安全事件時，不僅要及時處置，還要深入分析事件原因，完善防護措施。同時，要建立安全知識庫，積累防護經(jīng)驗，提升整體安全水平。

三、影響電力系統(tǒng)信息安全的原因分析

（一）技術因素

影響電力系統(tǒng)信息安全的關鍵原因之一是技術因素。一是電力系統(tǒng)采用的信息技術設備存在設計短板或配置缺陷等問題。例如，數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制（Supervisory Control and Data Acquisition，SCADA）系統(tǒng)中的通信協(xié)議經(jīng)常缺少足夠的安全認證機制，容易遭受中間人攻擊。二是新興技術的應用也造成了新的風險安全。如云計算、物聯(lián)網(wǎng)等技術在提升系統(tǒng)效率的同時，也擴大了攻擊面。三是安全防護技術更新落后也是關鍵因素。一些電力企業(yè)由于預算缺陷或技術短板，未能及時升級安全設備，造成防護能力滯后于威脅發(fā)展[6]。

（二）管理因素

電力行業(yè)信息安全保障體系的建設，管理是關鍵環(huán)節(jié)。多數(shù)電力企業(yè)在信息安全建設中存在重技術、輕管理的現(xiàn)象，這一情況較為普遍。在安全制度建設方面，存在制度設計不合理、制度落實不到位等問題。例如，部分企業(yè)在密碼管理上存在漏洞，如密碼過于簡單、更新周期過長等，在訪問控制環(huán)節(jié)的執(zhí)行力度也不夠。人員管理方面也存在短板。內(nèi)部員工的安全意識參差不齊，會因疏忽導致信息泄露，個別員工甚至可能受利益驅(qū)使，主動破壞系統(tǒng)安全。第三方如外包服務商的管理也不容忽視，他們也會因管理不善成為潛在的安全隱患[7]。

（三）環(huán)境因素

電力外部安全環(huán)境復雜。網(wǎng)絡黑客從病毒、木馬，進化到高級長期威脅攻擊。網(wǎng)絡犯罪分子瞄上了關鍵數(shù)據(jù)，為牟利以此要挾、敲詐。其他像地震、洪水類的天災隨時可能摧毀數(shù)據(jù)中心。電磁攻擊也可能讓信息系統(tǒng)出故障，影響工作。

四、電力系統(tǒng)信息安全架構解析

（一）物理安全層

物理安防關鍵場所如數(shù)據(jù)中心、變電站要實施嚴密的保護舉措。部署門禁、安排視頻監(jiān)控、開展環(huán)境監(jiān)測。應設置不間斷電源和應急備用發(fā)電機組。需遵循防電磁泄漏規(guī)劃，具備防雷、防靜電功能。采用冗余設計避開因單點故障引發(fā)的問題。

物理安全防護層面，要結合數(shù)據(jù)中心、輸配電站等具體設施，建立完善人員出入登記、物資流轉登記、上下班交接班等制度，實施嚴格的身份識別和管控。對于安全防護人員，應加強專業(yè)知識和能力素養(yǎng)的培訓，督促其學習掌握必要的安防知識，能夠應對基本的突發(fā)事件，采取切實可行的技術措施，從而實現(xiàn)安防能力的整體提升。安防系統(tǒng)的應用也是必不可少的一個環(huán)節(jié)，應加強設施應用投入，及時更新老舊設備，確保設備處于最佳運行狀態(tài)，這是做好信息化安全防護的重要基礎[8]。

（二）網(wǎng)絡安全層面

網(wǎng)絡安全體系的構建，首先是要做好安全等級的設置。生產(chǎn)控制區(qū)作為主要防護等級，應配置防火墻，對外來數(shù)據(jù)做好甄別，對訪問控制劃分等級，拒絕一切非本系統(tǒng)數(shù)據(jù)的訪問。對于遠程操作設置加密通道，通道密鑰應由至少二人同時掌握，嚴禁獨自一人執(zhí)行二人身份訪問運行管理系統(tǒng)。建立必要的生產(chǎn)運行日志審計制度，對生產(chǎn)中的業(yè)務流程變化、生產(chǎn)工藝更新做好詳實記錄，確保每一次生產(chǎn)指令的下達均有原始記錄，可以溯源指令發(fā)布的動機、審核、執(zhí)行等環(huán)節(jié)，并對指令實施的效果做好評估，以檢驗該指令決策的質(zhì)量和效益，為今后相似指令決策提供良好借鑒[9]。

（三）主機安全管理層面

運營系統(tǒng)的主運行計算機應加裝防火墻等程序。在系統(tǒng)配置管理方面，需做好最小權限設置。主機操作人員正常工作狀態(tài)下進入操作時，也必須開啟身份識別。對于非工作時段和非主機操作人員的訪問，應開啟至少二級訪問權限審批：第一級為本生產(chǎn)崗位所在班組審核，第二級為本班組直屬上級領導審核。必須先后通過這兩級審核，方可獲得主機操作權限。這是一條重要的工作紀律，對防止設備誤操作和數(shù)據(jù)外泄具有極為重要的作用。

（四）安全管理的應用層面

安全編碼是必須遵守和執(zhí)行的技術手段，嚴防數(shù)據(jù)腳本漏洞。在數(shù)據(jù)的應用環(huán)節(jié)，要做好數(shù)據(jù)核算和審計，做好數(shù)據(jù)應用的記錄。不僅要建立電子數(shù)據(jù)庫，還要有紙質(zhì)運行數(shù)據(jù)記錄，每月匯總歸檔，確保原始數(shù)據(jù)準確無誤。

五、電力系統(tǒng)安全構建技術策略

（一）數(shù)據(jù)容災備份技術

數(shù)據(jù)容災備份是確保電力系統(tǒng)業(yè)務連續(xù)性的關鍵技術。根據(jù)恢復點目標和恢復時間目標要求，可以采用不同的備份策略。本地備份是最基本的形式，通常采用磁盤陣列實現(xiàn)數(shù)據(jù)冗余。對于關鍵數(shù)據(jù)，還需要建立異地容災中心。兩地三中心的架構能夠提供最高級別的保護，即一個生產(chǎn)中心加兩個不同地理位置的備份中心。備份技術包括完全備份、增量備份和差異備份。電力系統(tǒng)通常采用混合策略，如每周完全備份配合每日增量備份。同時，要定期驗證備份數(shù)據(jù)的可恢復性。近年來，云備份技術發(fā)展迅速。電力企業(yè)可以借助公有云或私有云平臺實現(xiàn)彈性擴展的備份存儲。

（二）防火墻技術

防火墻是電力系統(tǒng)網(wǎng)絡安全的第一道防線。傳統(tǒng)防火墻基于互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議（Internet Protocol，IP）和端口進行訪問控制，而新一代防火墻增加了應用識別、入侵防御等功能。在電力系統(tǒng)中，防火墻部署需要考慮特殊需求。例如，在生產(chǎn)控制區(qū)與非控制區(qū)之間，需要配置嚴格的訪問規(guī)則，通常只允許特定端口和協(xié)議通過。對于OPC（OLE for Process Control）等工業(yè)協(xié)議，要啟用深度包檢測功能。分布式防火墻架構適合大型電力企業(yè)。在總部和各級單位部署統(tǒng)一管理的防火墻集群，可以實現(xiàn)策略的集中下發(fā)和日志的統(tǒng)一分析。

入侵檢測系統(tǒng)（Intrusion Detection System，IDS）和入侵防御系統(tǒng)（Intrusion Prevention System，IPS）是電力系統(tǒng)信息安全防護的重要組成部分。IDS通過實時監(jiān)控網(wǎng)絡流量和系統(tǒng)活動，識別潛在的攻擊行為，如端口掃描、惡意代碼注入等。基于檢測方式的不同，IDS可分為網(wǎng)絡型（Network Intrusion Detection System，NIDS）和主機型（Host Intrusion Detection System，HIDS）。NIDS部署在網(wǎng)絡關鍵節(jié)點，分析流量特征；HIDS則安裝在主機上，監(jiān)控文件變更、登錄行為等。

電力系統(tǒng)應用IDS/IPS時需考慮行業(yè)特性。例如，針對SCADA系統(tǒng)的工控協(xié)議，需采用專用規(guī)則庫進行異常檢測。同時，為避免誤報影響業(yè)務連續(xù)性，需對告警閾值進行精細化調(diào)整，并建立人工復核機制。此外，結合威脅情報平臺可提升檢測效率，通過共享最新的攻擊特征數(shù)據(jù)實現(xiàn)協(xié)同防御。

（三）數(shù)據(jù)信息安全監(jiān)控

數(shù)據(jù)安全監(jiān)測系統(tǒng)用于實時收集并分析各類數(shù)據(jù)安全狀況，及時發(fā)現(xiàn)異常。該系統(tǒng)需對網(wǎng)絡流量、系統(tǒng)日志及數(shù)據(jù)庫操作等進行監(jiān)測。安全信息與事件管理系統(tǒng)作為核心平臺，全面解析多源數(shù)據(jù)，識別潛在安全威脅[10]。行為分析技術可構建用戶和設備的正常行為模型，通過機器學習算法精準識別異常行為。

（四）安全隔離技術

安全隔離技術用于保護電力系統(tǒng)的核心業(yè)務區(qū)域。物理隔離是最徹底的方式，如將調(diào)度控制系統(tǒng)與辦公網(wǎng)絡完全斷開。但這種方式會影響業(yè)務便利性。邏輯隔離技術更為常用。網(wǎng)閘可以實現(xiàn)單向數(shù)據(jù)傳輸，確保數(shù)據(jù)只能從安全級別高的區(qū)域流向低級別區(qū)域。虛擬化隔離技術則通過軟件定義邊界，在共享基礎設施上創(chuàng)建獨立的安全域。近年來興起的零信任網(wǎng)絡架構強調(diào)“永不信任，持續(xù)驗證”的原則。在這種架構下，所有訪問請求都需要經(jīng)過嚴格認證和授權，即使來自內(nèi)部網(wǎng)絡也不例外。

（五）身份識別和訪問權限

對進入系統(tǒng)訪問的人員，應做好身份識別和訪問權限設置。在采取傳統(tǒng)的賬號、密碼登錄方式的同時，也可采用人臉識別、虹膜識別等措施。對于防護等級較高的崗位或環(huán)節(jié)，應采取電話驗證碼識別。通過多界別、多形式的身份識別驗證，將危險源防范落到實處，將安全防范落實到具體工作中。

（六）安全審計與合規(guī)管理

安全審計系統(tǒng)記錄所有關鍵操作（如配置變更、數(shù)據(jù)導出），形成不可篡改的日志。電力系統(tǒng)需滿足《中華人民共和國網(wǎng)絡安全法》《電力監(jiān)控系統(tǒng)安全防護規(guī)定》等法規(guī)要求，審計內(nèi)容應包括：用戶登錄日志、網(wǎng)絡會話記錄、數(shù)據(jù)庫操作等。日志集中管理平臺可關聯(lián)分析跨系統(tǒng)數(shù)據(jù)，例如當某賬號在短時間內(nèi)頻繁訪問不同區(qū)域的配電終端，可能預示橫向滲透攻擊。

合規(guī)管理需建立常態(tài)化機制。通過自動化工具定期掃描系統(tǒng)漏洞，生成合規(guī)性報告。對于等級保護三級以上的系統(tǒng)，每年需開展?jié)B透測試和風險評估。

結語

電力系統(tǒng)信息安全保障是一項長期復雜的任務。本文從體系架構準則、影響因素、整體布局及技術實施等角度進行探討。完善的信息安全管理體系需要技術與制度深度結合。電力系統(tǒng)信息安全面臨新挑戰(zhàn)。未來，應加強安全技術創(chuàng)新，提升前瞻性防御能力，健全應急響應機制，確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，為經(jīng)濟發(fā)展和社會穩(wěn)定筑牢防線。

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